[發明專利]一種扭轉模態導波傳感器

有效

• 申請號: 201811563417.3
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109580766B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 徐江;劉志偉;陳廣
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01N27/82
• 分類號: G01N27/82
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;曹葆青

本發明屬于無損檢測相關技術領域，其公開了一種扭轉模態導波傳感器，該導波傳感器包括傳感器外殼、換能器件及鎖緊組件，該傳感器外殼包括第一弧形板及第二弧形板，該第一弧形板與該第二弧形板為相同的半圓形弧形板，且該第一弧形板的一端與該第二弧形板的一端之間形成活動鏈接；該鎖緊組件設置在該傳感器外殼上，該第一弧形板通過該鎖緊組件可分離地連接于該第二弧形板，以使得該傳感器外殼處于活動狀態或者鎖緊狀態；該換能器件包括高飽和磁致伸縮帶和多匝線圈，其設置在傳感器外殼的內側，通過將一個激勵源信號加入到多匝線圈，使得高飽和磁致伸縮帶產生振動，進而在待測構件中激勵出扭轉模態導波。本發明結構簡單，不需偏置磁場，安裝方便。

技術領域

本發明屬于無損檢測相關技術領域，更具體地，涉及一種扭轉模態導波傳感器。

背景技術

管道、鐵絲繩等構件在各個行業領域中都有著廣泛地使用，但由于外部環境的作用，構件在結構上易出現損傷，因此，需要對構件進行定期檢測?，F有的無損檢測技術中，導波檢測技術具有單點激勵即可完成長距離檢測、不可達區域檢測、構件橫截面損傷100％檢測等優勢。

目前，用于構件檢測的導波傳感器主要有壓電式、洛倫茲力式和磁致伸縮式，其中磁致伸縮式導波傳感器具有易于制作、成本較低、便于安裝等優點，應用較為廣泛。常用的磁致伸縮導波傳感器分為接觸式和非接觸式兩種類型，其中接觸式的耦合效率高、檢測靈敏度好；扭轉模態導波在構件中僅存在切向位移，適用于帶包覆層和充液構件的檢測，所以接觸式扭轉模態磁致伸縮導波傳感器具有廣闊的應用前景。但是目前接觸式扭轉模態導波傳感器多采用預磁化的磁致伸縮帶來提供偏置磁場，易退磁，檢測信號不穩定。相應地，本領域存在著發展一種無需偏置磁場的扭轉模態導波傳感器的技術需求。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種扭轉模態導波傳感器，其基于現有的導波傳感器的工作特點，研究及設計了一種無需偏置磁場且成本較低的扭轉模態導波傳感器。所述導波傳感器作為激勵傳感器時，其基于磁致伸縮效應，利用與高飽和磁致伸縮帶帶長方向成45°角斜向繞制的多匝線圈，在高飽和磁致伸縮帶中產生斜向交變磁場，引起磁致伸縮應變，進而在構件中激勵出扭轉模態導波；該導波傳感器作為接收傳感器時，基于磁致伸縮逆效應，實現了扭轉模態的接收。由此該導波傳感器無需以預磁化、永磁磁化或者直流磁化的方式提供靜態偏置磁場，只需要在斜向設置的多匝線圈中通入交流電信號，結構簡單，安裝方便，易于現場檢測。

為實現上述目的，本發明提供了一種扭轉模態導波傳感器，所述導波傳感器包括傳感器外殼、換能器件及鎖緊組件，所述傳感器外殼包括第一弧形板及第二弧形板，所述第一弧形板與所述第二弧形板為相同的半圓形弧形板，且所述第一弧形板的一端與所述第二弧形板的一端之間形成活動鏈接；所述鎖緊組件設置在所述傳感器外殼上，所述第一弧形板通過所述鎖緊組件可分離地連接于所述第二弧形板，以使得所述傳感器外殼處于活動狀態或者鎖緊狀態；

所述換能器件設置在所述傳感器外殼的內側，通過將一個激勵源信號加入到所述換能器件，使得所述換能器件產生振動，進而在待測構件中激勵出扭轉模態導波。

進一步地，所述第一弧形板開設有第一弧形槽，所述第二弧形板開設有與所述第一弧形槽相連通的第二弧形槽，所述第一弧形槽與所述第二弧形槽內分別設置有粘合劑，所述換能器件通過所述粘合劑設置在所述傳感器外殼的內側。

進一步地，所述粘合劑的形狀及尺寸與所述第二弧形槽的形狀及尺寸相對應；所述第一弧形槽與所述第二弧形槽相同。

進一步地，所述換能器件包括多匝線圈及高飽和磁致伸縮帶，所述多匝線圈沿與所述高飽和磁致伸縮帶的長度方向呈45°夾角斜向繞制在所述高飽和磁致伸縮帶上。

進一步地，所述扭轉模態導波傳感器還包括接頭，所述接頭的一端穿過所述傳感器外殼后連接于所述換能器件引出的兩條導線，另一端用于外接激勵信號源。